地铁暗挖车站主体围护结构计算分析

李铁男

（沈阳铁道勘察设计院有限公司，辽宁 沈阳 110013）

地铁暗挖车站主体围护结构计算分析

李铁男

（沈阳铁道勘察设计院有限公司，辽宁 沈阳 110013）

该地铁车站为暗挖车站，采用PBA工法。PBA工法随着地铁施工技术的日益发展，越来越受到大家的重视。先以某地铁车站为例，分析计算在采用PBA逆作时，车站主体围护结构各阶段的受力情况。

地铁车站 PBA逆作 主体围护结构 受力分析

1.工程概况

表1 地层参数表

该车站位于某市主干道下，地面标高取43.9m，断面结构型式为二层单柱双跨岛式站台。车站主体总长度177.30m,标准段结构总宽度19.7m,高度15.94m，结构拱顶覆土厚度8.9m。

1.1 地层参数

地质情况如表1。

1.2 荷载情况

1.结构自重：按钢筋混凝土容重25 kN/m3，混凝土收缩：按降温15℃考虑。

2.竖向土压力按全部土柱重量考虑，侧向土压力按静止土压力考虑。

3.地面超载：按20 kN/m2考虑。

4.施工活载：按8 kN/m2考虑。

2.围护结构设计及分析

2.1 建模

浅埋暗挖车站采用荷载结构模型，车站简化为平面应变问题求解，将中间柱根据抗压刚度等效的原则换算为墙进行计算。围护桩换算为墙，并同二衬结构整体分析，并考虑PBA法施工工艺对各部分内力的影响,根据基坑开挖及地下结构施工过程的不同工况采用弹性支点法计算，并采用施工阶段非线性手段的分析方法。计算考虑施工阶段，所述荷载仅仅为各分析步的综合荷载情况，整个分析过程中荷载及结构构件是一个逐步增减的过程。按施工过程中地下水位控制在土体开挖深度下一米考虑。桩侧、桩底、及柱底，底板均为弹性约束。

2.2 分析结果

由于施工期间降水，故结构只受土压力和地面超载作用。初期支护与二次衬砌组成的主体结构置于弹性地基之上，初期支护在施工期间围护车站的稳定，在使用阶段与二次衬砌结合在一起，起到永久支护的作用。初期支护与二次衬砌之间采用压杆连接，复合衬砌承载后的变形收到围岩的约束，地层与结构产生共同作用，采用土弹簧模拟。

分析施工阶段下的三种工况，分别为：

工况一：初支、中柱及边桩均施工完成后，开挖土体，开挖土体，浇筑拱部二衬。

工况二：开挖土体至中板下一定距离，施作站厅板及边墙。

工况三：开挖土体至基底标高，施作底板及部分边墙。

三种工况下内力如图1～图6所示。

图1 . 工况一弯矩图

图2 . 工况一轴力图

图3 . 工况二弯矩图

图4 . 工况二轴力图

图5 . 工况三弯矩图

图6 . 工况三轴力图

3.结论

通过对该车站施工阶段的分析，得到三种工况下结构的受力情况，进而得到如下结论：

1. 从以上分析来看，中柱的所受竖向轴力非常大，达到了3650KN，是整个结构的顶梁柱，施工时在中柱达到要求抗压强度后，方可进行拱部的施工。

2.边墙的存在有效的分担了围护桩的竖向轴力。在施作底板时，边墙承受了2300KN的竖向轴力，为围护桩所受轴力的3倍。可见在土体开挖中，边墙的浇筑应及时跟上，使之与围护桩共同承担竖向轴力及侧向土压力。

3.PBA工法有效的结合了盖挖法和暗挖法，充分发挥两者的优势。其施工工法灵活，可顺作，可逆作。在扣拱后，形成了拱，桩，梁的稳定支撑体系来承受竖向荷载。施工时应加强监测，坚持信息化施工，保障施工安全。

4.本文仅仅以三个工况模拟PBA施工时的受力情况，在整个的施工过程中还略显不足。不过通过分析可以看到整体所受内力的影响。希望可以对实际工程有一定的指导意见。

[1]《地铁设计规范》（GB 50157-2013）中国建筑工业出版社 2013-08-08发布 2014-03-01 实施

[2]《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）中国建筑工业出版社 2012-05-28发布

[3]冯卫星，韩少光．“双拱双层单柱”式地铁车站结构分析[J]．石家庄铁道学院学报，1995(9)

[4]李晓霖．地铁车站 PBA工法的数值模拟研究[J]．地下空间与工程学报，2007(10)

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1007–6344（2015）01–0215–01